DE102010056531A1

DE102010056531A1 - Vibrationssystem für einen Verdichter

Info

Publication number: DE102010056531A1
Application number: DE102010056531A
Authority: DE
Inventors: Nicholas A. Minn. Oetken; Nathan L. Minn. Mashek; John L. Minn. Marsolek; Eric A. Minn. Hansen
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-07-14
Also published as: US20110158745A1; CN102182135A; CN102182135B

Abstract

Ein Vibrationssystem für einen Verdichter wird angegeben. Das Vibrationssystem weist einen ersten Exzenter, einen zweiten Exzenter und eine Antriebswelle auf. Der zweite Exzenter ist relativ zu dem ersten Exzenter drehbar und koaxial angeordnet. Die Antriebswelle ist mit dem zweiten Exzenter drehbar verbunden und ist mit dem ersten Exzenter durch einen Schraubenkeil drehbar verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Vibrationssystem für eine Verdichtermaschine und genauer auf ein Vibrationssystem mit einer variablen Amplitude für eine Verdichtermaschine.
Hintergrund
Vibrationsverdichtermaschinen werden häufig zum Verdichten von frisch aufgetragenem Asphalt, Boden und anderen verdichtbaren Materialien verwendet. Diese Verdichtermaschinen können Verdichter der Plattenbauart oder Verdichter mit drehender Walze mit einer oder mehreren Walzen umfassen. Der Verdichter der Walzenbauart verdichtet das Material, oberhalb dessen die Maschine angetrieben wird. Um das Material zu verdichten, weist die Walzenanordnung einen Vibrationsmechanismus mit einem inneren und einem äußeren exzentrischen Gewicht auf, die zum Einleiten von Vibrationen in die Walze auf einer drehbaren Welle innerhalb des Innenhohlraums der Walze angeordnet sind.
Die Amplitude und die Frequenz der Vibrationskräfte bestimmen das Ausmaß der Verdichtung des Materials und die Geschwindigkeit und den Wirkungsgrad des Verdichtungsprozesses. Die Amplitude der Vibrationskräfte wird durch Ändern der Position von einem Paar Gewichten relativ zueinander verändert. Die Frequenz der Vibrationskräfte wird durch Steuern der Geschwindigkeit eines Antriebsmotors in der Verdichterwalze gesteuert.
Die erforderliche Amplitude der Vibrationskraft kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Materials schwanken, das verdichtet wird. Beispielsweise funktionieren große Amplituden am Besten auf dicken Schüttungen oder weichen Materialien, wohingegen kleine Amplituden am Besten auf dünnen Schüttungen und harten Mischungen funktionieren. Die Amplitudenschwankung ist bedeutend, da unterschiedliche Materialien unterschiedliche Verdichtungsniveaus erfordern. Außerdem kann ein einzelner Verdichtungsprozess verschiedene Amplitudenniveaus erfordern, da größere Amplituden zu Beginn des Prozesses erforderlich sein können und die Amplitude allmählich verringert werden kann, wenn der Prozess beendet wird.
Herkömmliche Vibrationsverdichtermaschinen sind dahingehend problematisch, dass die Amplitude und die Frequenz der Vibrationskraft lediglich auf bestimmte, voreingestellte Niveaus festgelegt werden kann oder die Mechanismen zum Einstellen der Schwingungsamplitude komplex sind. Ein solcher Vibrationsmechanismus ist in dem US-Patent Nr. 4,350,460 offenbart, das Lynn A. Schmelzer et al. am 21. September 1982 erteilt wurde und auf die Hyster Company übertragen wurde.
Die vorliegende Offenbarung ist auf das Überwinden eines oder mehrerer der oben geschilderten Probleme gerichtet.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Vibrationssystem für einen Verdichter angegeben. Das Vibrationssystem weist einen ersten Exzenter, einen zweiten Exzenter und eine Antriebswelle auf. Der zweite Exzenter ist bezüglich des ersten Exzenters drehbar und koaxial angeordnet. Die Antriebswelle ist mit dem zweiten Exzenter drehbar gekoppelt und mit dem ersten Exzenter drehbar gekoppelt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verdichter angegeben. Der Verdichter weist eine Walze und ein Vibrationssystem auf. Die Walze weist eine Walzenachse auf. Das Vibrationssystem ist innerhalb der Walze um die Walzenachse drehbar angeordnet und weist einen ersten Exzenter, einen zweiten Exzenter und eine Antriebswelle auf. Der zweite Exzenter ist bezüglich des ersten Exzenters drehbar und koaxial angeordnet. Die Antriebswelle ist mit dem zweiten Exzenter drehbar gekoppelt und ist mit dem ersten Exzenter drehbar gekoppelt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Vibrationssystems für einen Verdichter angegeben. Das Verfahren umfasst die Schritte des Vorsehens eines ersten Exzenters, eines zweiten Exzenters und einer Antriebswelle. Das Verfahren umfasst auch die Schritte des bezüglich des ersten Exzenters drehbaren und koaxialen Anordnens des zweiten Exzenters und den Schritt des drehbaren Koppelns der Antriebswelle mit dem zweiten Exzenter. Das Verfahren umfasst den Schritt des drehbaren Koppelns der Antriebswelle mit dem ersten Exzenter.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht einer Maschine, die die vorliegende Offenbarung verwirklicht,
2 zeigt eine axiale Schnittansicht geschnitten entlang der Linie 2-2 durch eine Verdichterwalze der Maschine der 1, die eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt,
3 ist eine Detailansicht des Vibrationsmechanismus der 2, wobei der Exzenter in der Stellung mit der maximalen Amplitude gezeigt ist, und
4 ist eine Detailansicht des Vibrationsmechanismus der 2, wobei der Exzenter in der Stellung mit der minimalen Amplitude gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung
1 stellt eine Maschine 10 zum Erhöhen der Dichte eines verdichtbaren Materials oder einer Unterlage 12, wie beispielsweise Boden, Schotter oder bitumenhaltiger Mischungen, dar. Die Maschine 10 ist beispielsweise ein Vibrationsverdichter mit doppelter Walze mit einer vorderen oder ersten Verdichterwalze 14 und einer hinteren oder zweiten Verdichterwalze 16, die drehbar an einem Hauptrahmen 18 um eine Walzenachse 19 montiert sind (zu sehen in 2), obwohl Verdichter mit lediglich einer einzigen Walze ebenfalls verwendet werden können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Hauptrahmen 18 trägt auch einen Motor 20, der an wenigstens eine Antriebsquelle 22, 24 Antriebskraft zuführt. Elektrische Generatoren oder Fluidpumpen, wie beispielsweise Fluidpumpen mit variabler Verdrängung, können als austauschbare Alternativen für die Antriebsquellen 22, 24 verwendet werden, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Da die vordere Walze 14 und die hintere Walze 16 strukturell und funktionsfähig ähnlich sind, werden die Beschreibung, die Konstruktion und die Elemente, die die vordere Walze 14 umfassen, nun ausführlich erläutert und gelten gleichermaßen für die hintere Walze 16.
Wie in 2 zu sehen ist, ist die vordere Walze 14 in einer geteilten Walzenkonfiguration gezeigt. Fachleute werden erkennen, dass die vordere Walze 14 auch in einer festen Walzenkonfiguration verwendet werden könnte, ohne von dem Schutzumfang und dem Sinn dieser Offenbarung abzuweichen. Nichtsdestotrotz weist die vordere Walze 14 eine Trennung 15 auf, die die vordere Walze 14 in einen ersten und einen zweiten Walzenabschnitt 30, 32, einen ersten und einen zweiten Antriebsmotor 42, 44, ein Paar beabstandeter Getriebegehäuse 46, eine Lageranordnung 50 und ein Vibrationssystem 90 aufteilt. Sowohl der erste als auch der zweite Walzenabschnitt 30, 32 besteht aus einer äußeren Schale 34, die aus einem Stahlblech gefertigt ist, das gewalzt und an der Verbindungsnaht verschweißt ist. Eine erste Trennwand (Querwand) 36 ist fest an dem Innendurchmesser der äußeren Schale 34 des ersten Walzenabschnitts 30 beispielsweise durch Schweißen festgemacht und eine zweite Trennwand (Querwand) 38 ist an dem Innendurchmesser der äußeren Schale 34 des zweiten Walzenabschnitts 32 in der gleichen Weise festgemacht. Der erste und der zweite Walzenabschnitt 30, 32 sind von dem Hauptrahmen 18 durch Gummifassungen (nicht gezeigt) vibrationsmäßig isoliert.
Der erste und der zweite Antriebsmotor 42, 44 sind zwischen dem Hauptrahmen 18 und dem ersten bzw. dem zweiten Walzenabschnitt 30, 32 angeordnet. Beispielsweise sind der erste und der zweite Antriebsmotor 42, 44 jeweils mit einer Montageplatte (nicht gezeigt) verbunden, die an dem Hauptrahmen 18 über Gummifassungen (nicht gezeigt) befestigt ist. Die Ausgänge des ersten und des zweiten Antriebsmotors 42, 44 sind mit der ersten bzw. der zweiten Trennwand 36, 38 durch ein Paar beabstandeter Getriebegehäuse 46 verbunden. Die beabstandeten Getriebegehäuse 46 ermöglichen, dass der erste und der zweite Antriebsmotor 42, 44 von der Walzenachse 19 beabstandet angeordnet werden. Bei einer anderen Montagekonfiguration oder Motoranordnung können der erste und der zweite Antriebsmotor direkt mit der ersten und der zweiten Trennwand 36, 38 verbunden sein, was die beabstandeten Getriebegehäuse 46 entfallen lässt. Der erste und der zweite Antriebsmotor 42, 44 sind mit der Antriebsquelle 22, 24 wirkverbunden, die ein druckbeaufschlagtes Betriebsfluid oder elektrischen zu dem ersten und dem zweiten Antriebsmotor 42, 44 zum Antreiben des ersten und des zweiten Walzenabschnitts 30, 32 zuführt.
Die Lageranordnung 50 verbindet den ersten Walzenabschnitt 30 drehbar mit dem zweiten Walzenabschnitt 32 und umgibt einen Vibrationsmechanismus 100 des Vibrationssystems 90 innerhalb eines Gehäuses 58. Die Lageranordnung 50 ist zum Ermöglichen, dass der erste und der zweite Walzenabschnitt 30, 32 relativ zueinander drehen, zwischen der ersten und der zweiten Trennwand 36, 38 drehbar verbunden. Die Lageranordnung 50 weist ein erstes Lagerelement 52 und ein zweites Lagerelement 54 auf. Das erste Lagerelement 52 ist mit der ersten Trennwand 36 verbunden, wohingegen das zweite Lagerelement 54, das aus zwei separaten, durch Befestigungselemente verbundenen Stücken hergestellt ist, mit der zweiten Trennwand 38 verbunden ist. Obwohl das zweite Lagerelement 54 wie in dieser Ausführungsform gezeigt aus zwei separaten Stücken hergestellt ist, kann es auch ein vollständiges Stück sein. Das erste Lagerelement 52 ist im Inneren des zweiten Lagerelements 54 drehbar angeordnet und durch eine Lageranordnung 56 drehbar verbunden. In diesem Fall besteht die Lageranordnung aus Kegelrollenlagern. Die Lageranordnung 50 ermöglicht dem ersten Antriebsmotor 42, den ersten Walzenabschnitt 30 um die Walzenachse 19 entweder mit der gleichen Geschwindigkeit oder mit einer anderen Geschwindigkeit als der zweite Antriebsmotor 44 den zweiten Walzenabschnitt 32 um die Walzenachse 19 dreht zu drehen.
Natürlich ist dies lediglich eine von einer Vielzahl von Anordnungen, die die Lageranordnung 50 einnehmen kann. Beispielsweise kann das zweite Lagerelement 54 außerhalb des ersten Lagerelements 52 drehbar angeordnet sein. Das erste Lagerelement 52 kann auch außerhalb des zweiten Lagerelements 54 drehbar angeordnet sein. Ein anderes Beispiel kann das erste und das zweite Lagerelement 52, 54 an der Lageranordnung 56 zusammenkommen lassen, wo sie ohne jegliche Überlappung des ersten und des zweiten Lagerelements 52, 54 drehbar verbunden sein können. Zusätzlich kann die Lageranordnung 56, die in jeder der Ausführungsformen gesehen werden kann, Kegelrollenlager, Kugellager und Bronzebuchsen aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Vibrationssystem 90 weist den Vibrationsmechanismus 100, einen Vibrationsmotor 110, eine Antriebswelle 118 und einen Linearaktor 150 auf. Der Vibrationsmechanismus 100 ist innerhalb des Gehäuses 58 mit mehreren Lagern 170 um die Walzenachse 19 drehbar gelagert. Die Lager 170 können Zylinderrollenlager sein, obwohl andere Bauarten von Lagern oder Buchsen ebenfalls verwendet werden können. Um eine Schmierung und das Kühlen des Vibrationsmechanismus 100 zu ermöglichen, kann das Gehäuse 58 mit Öl gefüllt sein. Eine Lippendichtung 176 kann an den Enden des Gehäuses 58 zum Halten des Öls innerhalb des Gehäuses 58 und Fernhalten von Schmutz und Fremdkörpern aus dem Gehäuse 58 angeordnet sein.
Nun unter Bezugnahme auf die 3–4 wird der Vibrationsmechanismus 100 durch die Antriebswelle 118 von dem Vibrationsmotor 110 angetrieben und weist einen äußeren Exzenter 120, einen inneren Exzenter 130 und eine Keilwelle 140 auf. Der Vibrationsmotor 110 kann ein Hydraulik- oder Elektromotor sein und kann durch eine Montageplatte (nicht gezeigt), die an dem Hauptrahmen 18 über Gummifassungen (nicht gezeigt) befestigt ist, montiert sein. Alternativ kann der Vibrationsmotor 110 an dem Hauptrahmen durch irgendeine andere im Stand der Technik bekannte Weise montiert sein, wie beispielsweise durch Montieren des Vibrationsmotors 110 an einem der beabstandeten Getriebegehäuse 46 durch einen Flansch 112. Der Vibrationsmotor 110 ist durch einen Adapter 114 mit einem Geschwindigkeitssensor 116 drehbar mit der Antriebswelle 118 gekoppelt. Der Geschwindigkeitssensor 116 ist ein Tachometer und kann einen Zahnring und Aufnehmer, einen Magnetsensor oder jede andere im Stand der Technik bekannte Technik aufweisen. Der Vibrationsmotor 110 kann von einer der Antriebsquellen 22, 24 oder von einer anderen Antriebsquelle (nicht gezeigt) angetrieben werden.
Der äußere Exzenter 120 ist als eine dreistückige Baugruppe mit einem antriebsseitigen Wellenstumpf 121, einem schraubenseitigen Wellenstumpf 122 und einem Nockenbuckel 126 gezeigt. Die Antriebswelle 118 ist über eine Keilverbindung oder eine andere im Stand der Technik bekannte Technik an dem antriebsseitigen Wellenstumpf 121 angebracht. Die Lager 170 können an der Außenseite der Wellenstümpfe 121, 122 angebracht sein. Der antriebsseitige Wellenstumpf 121 und der schraubenseitige Wellenstumpf 122 sind über Schrauben oder irgendeine andere bekannte Technik an dem Nockenbuckel 126 angebracht. Der Nockenbuckel 126 kann als eine hohle halbzylindrische oder gebogene Gussform mit einer Drehachse und mit mehr Gewicht auf einer radialen Seite als auf der anderen ausgebildet sein. Der schraubenseitige Wellenstumpf 122 weist auch eine Schraubenbohrung 124 auf, die nachstehend ausführlich beschrieben wird.
Der innere Exzenter 130 ist innerhalb des äußeren Exzenters 120 angeordnet und mit einem Paar Lager 172 um die Walzenachse 19 drehbar gelagert, die Kegelrollenlager, Kugellager oder Buchsen, wie beispielsweise Bronzebuchsen, sein können. Die Lager 172 sind innerhalb der Wellenstümpfe 121, 122 angeordnet. Der innere Exzenter 130 kann eine feste halbzylindrische oder gebogene Gussform mit mehr Gewicht auf einer radialen Seite als auf der anderen sein. Der innere Exzenter 130 weist auch eine Bohrung 132 auf. Die Bohrung 132 ist mit einem oder mehreren Keilen ausgebildet, die sich parallel zu der Walzenachse 19 axial erstrecken. Alternativ kann die Bohrung 132 mit einer axial erstreckenden Keilnut (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Die Keilwelle 140 weist einen axialen Keilbereich 142 an einem Ende, einen glatten Bereich 144 in der Mitte und einen Schraubenkeilbereich 146 an dem anderen Ende auf. Der axiale Keilbereich 142 steht mit der Bohrung 132 des inneren Exzenters 130 derart in Eingriff, dass der innere Exzenter 130 und die Keilwelle 140 relativ zueinander drehfest sind. Jedoch kann sich die Keilwelle 140 immer noch axial in die Bohrung 132 des inneren Exzenters 130 verschieben. Bei einer Ausführungsform kann der axiale Keilbereich 142 18 gerade Keilzähne aufweisen, obwohl andere Anzahlen von Zähnen in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden können. Der Schraubenkeilbereich 146 steht mit der Schraubenbohrung 124 des äußeren Exzenters 120 zum Übertragen der linearen Bewegung der Keilwelle 140 in eine Drehbewegung von sowohl der Keilwelle 140 als auch des inneren Exzenters 130 in Eingriff. Der Schraubenkeilbereich 146 und die Schraubenbohrung 124 können Schraubenkeile mit einem Keilwinkel von ungefähr 60° bis etwas weniger als 90° gegenüber der Walzenachse 19 aufweisen, obwohl jeder Keilwinkel, der die lineare Bewegung der Keilwelle 140 in eine Drehbewegung der Keilwelle 140 übertragen lässt, ebenfalls verwendet werden kann.
Der Linearaktor 150 weist eine axial ausfahrbare Stange 152 auf, die die Keilwelle 140 berührt. Der Linearaktor 150 weist einen Ausfahrhub, bei dem die Stange 152 aus dem Linearaktor 150 herausführt, und einen Einfahrhub, bei dem die Stange 152 in den Linearaktor 150 einfährt, auf. Wenn die Stange 152 entlang der Walzenachse 19 ausfährt, drückt sie die Keilwelle 140 entlang der Walzenachse 19. Diese lineare Bewegung wird dann in eine Drehbewegung der Keilwelle 140 und des inneren Exzenters 130 mit der Schraubenkeilberührungsfläche zwischen der Schraubenbohrung 124 und dem Schraubenkeilbereich 146 umgewandelt. Der Linearaktor 150 kann ein Hydraulik- oder Elektroaktor sein und kann an der Maschine 10 durch eine Montageplatte (nicht gezeigt), die an dem Hauptrahmen 18 über Gummifassungen (nicht gezeigt) befestigt ist, montiert sein. Alternativ kann der Linearaktor 150 an dem Hauptrahmen 18 durch irgendeine andere im Stand der Technik bekannte Weise montiert sein, wie beispielsweise durch Montieren des Linearaktors 150 durch einen Flansch 154 an einem der beabstandeten Getriebegehäuse 46. Der Linearaktor 150 kann von einer der Antriebsquellen 22, 24 oder einer anderen Antriebsquelle (nicht gezeigt) angetrieben werden. Die Stange 152 kann die Keilwelle 140 durch einen Adapter 180 berühren. Der Adapter 180 kann an der Keilwelle 140 durch ein Lager 174 montiert sein und kann einen körperlichen Anschlag aufweisen, wie beispielsweise eine Anschlagschraube oder einen Keil (nicht gezeigt) für die äußere Spur des Lagers 174 und/oder der Stange 152. Der körperliche Anschlag dient zum Verhindern, dass sich die Stange 152 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Keilwelle 140 dreht, die wiederum mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Vibrationsmotor 110 dreht. Die Dichtungen des Linearaktors 150 können nicht geeignet sein, die hohen Drehzahlen des Vibrationsmotors 110 zu verkraften bzw. zu bewältigen, die 3800 Umdrehungen pro Minute übersteigen können. Der Linearaktor 150 weist auch einen Stellungssensor 156 auf, der das lineare Ausfahren der Stange 152 entlang der Walzenachse 19 erfasst.
3 zeigt den Vibrationsmechanismus 100 mit dem äußeren Exzenter 120 und dem inneren Exzenter 130 in Phase zueinander um die Walzenachse 19. Wenn der äußere und der innere Exzenter 120, 130 in Phase sind und von dem Vibrationsmotor 110 gedreht werden, erzeugt die Walze 14 eine maximale Amplitude. 4 zeigt den Vibrationsmechanismus 100 mit dem äußeren Exzenter 120 und dem inneren Exzenter 130 um 180 Grad außer Phase zueinander um die Walzenachse 19. Wenn der äußere und der innere Exzenter 120, 130 um 180 Grad außer Phase sind und von dem Vibrationsmotor 110 gedreht werden, erzeugt die Walze 14 eine minimale Amplitude.
Wenn der äußere und der innere Exzenter 120, 130 um 180 Grad außer Phase sind, wie in 4 zu sehen ist, ist ein radiales Ausrichtungsloch 128 in dem Nockenbuckel 126 des äußeren Exzenters 120 mit einem ähnlichen radialen Ausrichtungsloch 138 in dem inneren Exzenter 130 ausgerichtet. Aufgrund der Toleranzkette bei der Herstellung des Vibrationsmechanismus 100 ermöglichen diese Ausrichtungslöcher 128, 138 in Verbindung mit einer Klemmmutter 160 dem Vibrationsmechanismus 100 kalibriert bzw. abgestimmt zu werden. Wenn der äußere und der innere Exzenter 120, 130 außer Phase zueinander sind, kann eine Stange (nicht gezeigt) in beide radiale Ausrichtungslöcher 128, 138 eingesetzt werden. Die Klemmmutter 160 wird dann über die Keilwelle 140 angeordnet bzw. geschoben, gegen den spiralseitigen Wellenstumpf 122 gedrückt und auf der Keilwelle 140 verriegelt. Falls die minimale Ausfahrstellung der Stange 152 zum Definieren der maximalen Amplitude verwendet wird (wie in 3 zu sehen ist), ermöglicht die Klemmmutter 160 einen körperlichen Anschlag für das Ausfahren der Stange 152 für die minimale Amplitude. Man beachte, dass die Ausrichtungslöcher 128, 138 alternativ in dem äußeren und dem inneren Exzenter 120, 130 derart angeordnet werden können, dass sie miteinander ausgerichtet sind, wenn sie bei der maximalen Amplitude in Phase sind. In einem solchen Fall würde das körperliche Übermaß der Klemmmutter 160 gegenüber dem schraubenseitigen Wellenstumpf 122 die maximale Amplitude anzeigen und ein minimales Ausfahren der Stange 152 würde die minimale Amplitude darstellen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der offenbarte Vibrationsmechanismus und die Walze für eine Maschine können zum Ermöglichen einer variabel einstellbaren Amplitude für jede Verdichtermaschine verwendet werden, die von einem Maximalwert bis zu einem Minimalwert reicht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Vibrationsmechanismus für einen Vibrationsverdichter, wie beispielsweise einen doppelten, geteilten Walzenasphaltverdichter.
Während des Betriebs, wenn die Maschine 10 über das verdichtbare Material 12 angetrieben wird, kann die Frequenz und die Amplitude des Vibrationssystems 90 manuell von einem Bediener gesteuert werden oder von einem intelligenten Verdichtungssystem automatisch gesteuert werden. Die Frequenz der Schläge kann durch Erhöhen oder Absenken der Drehzahl des Vibrationsmotors 110 mit einer Rückmeldung von dem Geschwendigkeitssensor 116 gesteuert werden. Die Amplitude der Schläge kann gesteuert werden, indem der innere Exzenter 130 mit dem äußeren Exzenter 120 in Phase oder außer Phase gebracht wird. Beginnend mit einer maximalen Amplitudenstellung, wie in 3 gezeigt, kann die Stange 152 des Linearaktors 150 ausgefahren werden. Wenn die Stange 152 ausgefahren wird, wird die Keilwelle 140, die drehbar an dem inneren Exzenter 130 befestigt ist, entlang der Walzenachse 19 in die geraden Keile der Bohrung 132 des inneren Exzenters 130 gedrückt. Die Schraubenkeilberührungsfläche zwischen der Schraubenbohrung 124 und dem Schraubenkeilbereich 146 wandelt die lineare Bewegung der Keilwelle 140 und der Stange 152 in eine Drehbewegung des inneren Exzenters 130 relativ zu dem äußeren Exzenter 120. Wenn der innere Exzenter 130 und der äußere Exzenter 120 um 180 Grad außer Phase zueinander sind, wurde eine Stellung der minimalen Amplitude erreicht und die Klemmmutter 160 ermöglicht einen körperlichen Anschlag für das weitere Ausfahren der Stange 152. Ähnlich kann die Amplitude des Vibrationssystems 90 durch Einfahren der Stange 152 in den Linearaktor 150 verringert werden, die sich aus der Stellung der 4 in die in 3 gezeigte Stellung bewegt. Zwischenamplituden, die kleiner als die maximale oder größer als die minimale Amplitude sind, können durch Festlegen des Phasenwinkels des inneren Exzenters 130 zu dem äußeren Exzenter 120 zwischen 0 und 180 Grad erhalten werden. Der Stellungssensor 156 kann zum Ermöglichen einer Rückmeldung an einen Bediener über eine Anzeige oder an das intelligente Verdichtungssystem verwendet werden.
Während die Offenbarung unter Bezugnahme auf Details der dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollen diese Details nicht den Schutzumfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist, einschränken. Beispielsweise kann der Vibrationsmotor mit dem inneren Exzenter verbunden sein und der Linearaktor kann mit dem äußeren Exzenter verbunden sein. Andere Aspekte, Aufgaben und Vorteile dieser Offenbarung können durch Studieren der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4350460 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Lynn A. Schmelzer et al. [0005]

Claims

Vibrationssystem (90) für einen Verdichter (10), mit einem ersten Exzenter (120), einem relativ zu dem ersten Exzenter (120) drehbar und koaxial angeordneten zweiten Exzenter (130), und einer drehbar mit dem zweiten Exzenter (130) und drehbar mit dem ersten Exzenter (120) verbundenen Keilwelle (140).
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 1, bei dem die Keilwelle (140) aufweist einen axialen Keilbereich (142), einen Schraubenkeilbereich (146), und wobei der erste Exzenter (120) mit dem ersten Exzenter (120) durch den Schraubenkeilbereich (146) drehbar verbunden ist.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 2, ferner mit einem Aktor (150), der einen Ausfahr- und einem Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) in einer ersten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 3, mit ferner einem den Aktor (150) mit der Keilwelle (140) verbindenden Adapter (180), wobei der Adapter (180) wenigstens ein Lager (174) aufweist.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 2, bei dem der zweite Exzenter (130) innerhalb des ersten Exzenters (120) angeordnet ist.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 5, bei dem sich der axiale Bereich (142) der Keilwelle (140) innerhalb des zweiten Exzenters (130) verschiebt.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 5, ferner mit einem Aktor (150), der einen Ausfahr- und Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) in einer ersten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (130) bei dem Einfahrhub dreht, wobei sowohl der erste als auch der zweite Exzenter (120, 130) ein radiales Ausrichtungsloch (128, 138) aufweisen und die Achsen der radialen Ausrichtungslöcher ausgerichtet sind, wenn der erste Exzenter (120) und der zweite Exzenter (130) in Phase sind.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 5, ferner mit einem Aktor (150), der einen Ausfahr- und einem Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) in einer ersten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht, wobei sowohl der erste als auch der zweite Exzenter (120, 130) ein radiales Ausrichtungsloch (128, 138) aufweisen und die Achsen der radialen Ausrichtungslöcher (128, 138) ausgerichtet sind, wenn der erste Exzenter und der zweite Exzenter (120, 130) um 180 Grad außer Phase sind.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 2, bei dem der erste Exzenter (120) eine Schraubenbohrung (124) aufweist, und ferner mit einer Spiralschraube, die in der Schraubenbohrung (124) angeordnet und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, wobei der Schraubenkeil (146) auf der Spiralschraube angeordnet ist.
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 2, ferner mit einem mit dem ersten Exzenter (120) verbundenen und zum Drehen des ersten Exzenters (120) um eine Achse (19) ausgebildeten Motor (110).
Vibrationssystem (90) nach Anspruch 2, ferner mit einem mit dem zweiten Exzenter (130) verbundenen und zum Drehen des zweiten Exzenters (130) um eine Achse (19) ausgebildeten Motor (110).
Verdichter (10), mit einer Walze (14, 16) mit einer Walzenachse (19), und einem Vibrationssystem (90), das innerhalb der Walze (14, 16) um die Walzenachse (19) drehbar angeordnet ist, und aufweist: einen ersten Exzenter (120), einen relativ zu dem ersten Exzenter (130) drehbar und koaxial angeordneten zweiten Exzenter (130), und eine Keilwelle, (140) die drehbar mit dem zweiten Exzenter (130) verbunden ist und mit dem ersten Exzenter (120) durch einen Schraubenkeil (146) verbunden ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 12, bei dem die Keilwelle (140) aufweist: einen axialen Keilbereich (142), einen Schraubenkeilbereich (146), und wobei der erste Exzenter (120) mit dem ersten Exzenter (120) durch den Schraubenkeilbereich (146) drehbar verbunden ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 13, wobei das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen Aktor (150), der einen Ausfahr- und einem Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) relativ zu dem ersten Exzenter (120) in einer ersten Winkelrichtung bei dem Ausfahrhub dreht und sich der zweite Exzenter (130) relativ zu dem ersten Exzenter (120) in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung (120) bei dem Einfahrhub dreht.
Verdichter (10) nach Anspruch 12, bei dem das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen den Aktor (150) mit der Keilwelle (140) verbindenden Adapter (180), wobei der Adapter (180) wenigstens ein Lager (174) aufweist.
Verdichter (10) nach Anspruch 12, bei dem der zweite Exzenter (130) innerhalb des ersten Exzenters (120) angeordnet ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 16, bei dem sich der axiale Bereich (142) der Keilwelle (140) innerhalb des zweiten Exzenters (130) verschiebt.
Verdichter (10) nach Anspruch 16, bei dem das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen Aktor (150), der einen Ausfahr- und einem Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) relativ zu dem ersten Exzenter (120) in einer ersten Winkelrichtung bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht, und wobei sowohl der erste als auch der zweite Exzenter (120, 130) ein radiales Ausrichtungsloch (128, 138) aufweisen und die Achsen der radialen Ausrichtungslöcher (128, 138) ausgerichtet sind, wenn der erste Exzenter (120) und der zweite Exzenter (130) in Phase sind.
Verdichter (10) nach Anspruch 16, bei dem das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen Aktor (150), der einen Ausfahr- und einem Einfahrhub aufweist und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, und wobei sich der zweite Exzenter (130) relativ zu dem ersten Exzenter (120) in einer ersten Winkelrichtung bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht, und wobei sowohl der erste als auch der zweite Exzenter (120, 130) ein radiales Ausrichtungsloch (128, 138) aufweisen und die Achsen der radialen Ausrichtungslöcher (128, 138) ausgerichtet sind, wenn der erste Exzenter (120) und der zweite Exzenter (130) um 180 Grad außer Phase sind.
Verdichter (10) nach Anspruch 13, bei dem der erste Exzenter (120) eine Schraubenbohrung (124) aufweist und das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: eine Spiralschraube, die in der Schraubenbohrung (124) angeordnet und mit der Keilwelle (140) verbunden ist, wobei der Schraubenkeil (146) auf der Spiralschraube angeordnet ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 13, bei dem das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen mit dem ersten Exzenter (120) verbundenen und zum Drehen des ersten Exzenters (120) um die Walzenachse (19) ausgebildeten Motor (110).
Verdichter (10) nach Anspruch 13, bei dem das Vibrationssystem (90) ferner aufweist: einen mit dem zweiten Exzenter (130) verbundenen und zum Drehen des zweiten Exzenters (130) um die Walzenachse (19) ausgebildeten Motor (110).
Verfahren zum Bereitstellen eines Vibrationssystems (90) für einen Verdichter (10), umfassend Vorsehen eines ersten Exzenters (120), eines zweiten Exzenters (130) und einer Keilwelle (140), drehbares und koaxiales Anordnen des zweiten Exzenters (130) relativ zu dem ersten Exzenter (120), drehbares Verbinden der Keilwelle (140) mit dem zweiten Exzenter (130), und drehbares Verbinden der Keilwelle (140) mit dem ersten Exzenter (120).
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Keilwelle (140) aufweist: einen axialen Keilbereich (142), einen Schraubenkeilbereich (146), und wobei der Schritt des drehbaren Verbindens der Keilwelle (140) mit dem ersten Exzenter (120) durch den Schraubenkeilbereich (146) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit Verbinden eines Motors (110) mit dem ersten Exzenter (120), wobei der Motor (110) zum Drehen des ersten Exzenters (120) um eine Achse (19) ausgebildet ist, und Verbinden eines Aktors (150) mit der Keilwelle (140), wobei der Aktor (150) einen Ausfahr- und einen Einfahrhub aufweist, sich der zweite Exzenter (130) in einer ersten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit Verbinden eines Motors (110) mit dem zweiten Exzenter (130), wobei der Motor (110) zum Drehen des zweiten Exzenters (130) um eine Achse (19) ausgebildet ist, und Verbinden eines Aktors (150) mit der Keilwelle (140), wobei der Aktor (150) einen Ausfahr- und einen Einfahrhub aufweist, wobei sich der zweite Exzenter (130) in einer ersten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Ausfahrhub dreht und sich in einer der ersten Winkelrichtung entgegengesetzten zweiten Winkelrichtung relativ zu dem ersten Exzenter (120) bei dem Einfahrhub dreht.